[发明专利]一种双机器人协同焊接及检测装置控制系统

摘要

本发明公开了一种双机器人协同焊接及检测装置控制系统。包括固定料仓、搬运机器人机构、焊接机器人机构、智能控制系统、视觉检测装置和移动料仓；固定料仓在上料工位，焊接机器人机构在焊接工位，视觉检测装置在检测工位，移动料仓在下料工位，固定料仓用于上料，搬运机器人机构将履带齿轮盘从固定料仓先搬运到焊接机器人机构处进行焊接，再搬到视觉检测装置处焊接质量检测后搬运到移动料仓；智能控制系统包括计算机、PC数字量和模拟量输入输出模块、搬运机器人和焊接机器人控制器。本发明实现了履带齿轮盘的自动上料、双机器人协同焊接、焊接质量在线检测以及成品的分仓码垛等功能，设备自动化程度高，全程不需要人工干预，焊接质量一致性高。 1

主权项

1.一种双机器人协同焊接及检测装置控制系统，其特征在于：包括固定料仓(100)、搬运机器人机构(200)、焊接机器人机构(300)、视觉检测装置(500)和移动料仓(600)；固定料仓(100)、移动料仓(600)、焊接机器人机构(300)和视觉检测装置(500)均放置在搬运机器人机构(200)的周围；固定料仓(100)设置在上料工位，焊接机器人机构(300)放置在焊接工位，视觉检测装置(500)设置在检测工位，移动料仓(600)设置在下料工位；

所述的固定料仓(100)包括气动控制柜(101)、固定料仓架(102)、夹紧气缸(103)、夹紧块(104)、夹紧气缸座(105)、定位气缸(106)、工件检测开关(107)和定位销(108)；固定料仓架(102)上安装有主要由夹紧气缸(103)、夹紧块(104)、夹紧气缸座(105)、定位气缸(106)、工件检测开关(107)和定位销(108)组成的工件定位组件，气动控制柜(101)固定设置在固定料仓架(102)上，气动控制柜(101)分别通过气路连接夹紧气缸(103)和定位气缸(106)；工件检测开关(107)安装在固定料仓架(102)上的侧部，用于检测固定料仓架(102)上履带齿轮盘的有无；夹紧气缸(103)通过夹紧气缸座(105)安装于固定料仓架(102)上的一侧，夹紧气缸(103)的气缸杆端连接夹紧块(104)，夹紧块(104)夹紧至履带齿轮盘的齿面上；定位气缸(106)安装在固定料仓架(102)另一侧，定位气缸(106)的气缸杆端连接用于套装在履带齿轮盘上工艺孔中的定位销(108)，定位销(108)与履带齿轮盘上的工艺孔配合；定位气缸(106)和夹紧气缸(103)均连接到含有定位气缸电磁阀和夹紧气缸电磁阀的控制气路中；定位气缸磁性开关安装在定位气缸(106)上，用于检测定位气缸(106)运动状态，夹紧气缸磁性开关安装在夹紧气缸(103)上面，用于检测夹紧气缸(103)运动状态；

所述的搬运机器人机构(200)包括搬运机器人(201)、搬运机器人控制柜(202)、安装法兰(203)、手爪气缸(204)和夹爪(205)；搬运机器人(201)末端安装有安装法兰(203)，安装法兰(204)末端安装有手爪气缸(204)，手爪气缸(204)的气缸杆端连接有三个用于履带齿轮盘装夹的夹爪(205)；搬运机器人控制柜(202)放置在搬运机器人(201)侧方，搬运机器人控制柜(202)连接搬运机器人(201)并控制运动；手爪气缸(204)连接到含有手爪气缸电磁阀、手爪气缸压力传感器和焊接气体电气比例阀的控制气路中；手爪气缸磁性开关安装在手爪气缸(204)上面，用于检测手爪气缸(204)运动状态；

所述的焊接机器人机构(300)包括清枪器(301)、焊接机器人(302)、焊枪(303)、激光寻位传感器(304)、防碰撞传感器、焊接电源(305)、送丝机(306)和焊接机器人控制柜(307)；焊接机器人(302)末端设置有焊枪(303)、防碰撞传感器和激光寻位传感器(304)，焊接电源(305)、送丝机(306)、清枪器(301)和焊接机器人控制柜(307)均放置在焊接机器人(302)侧方，焊接机器人控制柜(307)连接焊接机器人(302)并控制运动；送丝机(306)通过管道与焊枪(303)连接；焊枪(303)连接的焊接气管上设置有用于检测焊接气体压力的焊接气体压力传感器和用于控制焊接气体压力的焊接气体电气比例阀；

所述的移动料仓(600)包括传感器支架(601)、对射式光电传感器(602)、滑动挡板(603)、料仓底座(604)和垫块(605)；料仓底座(604)顶面沿周向间隔均布有用于衬垫在履带齿轮盘工件底面的垫块(605)，垫块(605)外周围设置有用于限位履带齿轮盘工件下料位置的滑动挡板(603)，两个对射的对射式光电传感器(602)通过传感器支架(601)安装在料仓底座(604)的两侧方；

所述的视觉检测装置(500)包括遮光罩(501)、检测系统支架(502)、滑台座(503)、滚珠丝杠副(504)、滑台(505)、工业相机(506)、镜头(507)和背光源(508)；滑台座(503)水平固定在检测系统支架(502)，滑台(505)通过滚珠丝杠副(504)安装于滑台座(503)上，使得滑台(505)在滑台座(503)上水平移动；镜头(507)和工业相机(506)均安装在滑台(505)上，镜头(507)和工业相机(506)连接，镜头(507)前方设置有背光源(508)，背光源(508)与检测系统支架(502)固定连接，镜头(507)和背光源(508)之间区域为履带齿轮盘的焊接质量检测区域；遮光罩(501)设置在检测系统支架(502)外周围使得罩内部形成黑箱，并在焊接质量检测区域下方留有工件进入的开口。

2.根据权利要求1所述的一种双机器人协同焊接及检测装置控制系统，其特征在于：还包括分别与焊接机器人机构(300)、视觉检测装置(500)和搬运机器人机构(200)连接的智能控制系统(400)，智能控制系统(400)包括工业控制计算机、PC数字量输入模块、PC数字量输出模块、PC模拟量输入模块、PC模拟量输出模块、搬运机器人控制器、搬运数字量输入模块、搬运数字量输出模块、焊接机器人控制器、焊接数字量输入模块、焊接数字量输出模块；

工业控制计算机通过EtherCAT总线分别与PC数字量输入模块、PC数字量输出模块、PC模拟量输入模块和PC模拟量输出模块连接；PC数字量输入模块分别与对射式光电传感器、定位气缸磁性开关、夹紧气缸磁性开关和工件检测开关连接，PC数字量输出模块通过继电器模组分别与夹紧气缸电磁阀和定位气缸电磁阀连接，PC模拟量输入模块通过信号转换模块分别与焊接气体压力传感器、手爪气缸压力传感器连接，PC模拟量输出模块分别与焊接气体电气比例阀、手爪气缸电气比例阀连接；

工业控制计算机通过Ethernet总线与视觉检测装置的工业相机连接，工业控制计算机与搬运机器人控制器通过EtherCAT总线连接，所述搬运机器人控制器与搬运机器人通过总线连接，搬运机器人控制器通过EtherCAT总线分别与搬运数字量输入模块、搬运数字量输出模块连接，搬运数字量输入模块与手爪气缸磁性开关连接，搬运数字量输出模块通过继电器与手爪气缸电磁阀连接；

所述工业控制计算机与焊接机器人控制器通过EtherCAT总线连接，所述焊接机器人控制器与焊接机器人连接，焊接机器人控制器通过EtherCAT总线分别与焊接数字量输入模块、焊接数字量输出模块连接，焊接数字量输入模块分别与焊接电源、送丝机、防碰撞传感器、激光寻位传感器连接，所述焊接数字量输出模块分别与焊接电源、送丝机连接。

3.根据权利要求2所述的一种双机器人协同焊接及检测装置控制系统，其特征在于：所述工业控制计算机通过PC数字量输入模块读取对射式光电传感器、定位气缸磁性开关、夹紧气缸磁性开关、工件检测开关的信号，分别对应检测当前的合格料仓和不合格料仓是否就位、定位气缸和夹紧气缸的当前状态以及料仓上是否有料；

所述工业控制计算机通过PC数字量输出模块、继电器模组给夹紧气缸电磁阀、定位气缸电磁阀发送信号，所述工业控制计算机分别通过夹紧气缸电磁阀和定位气缸电磁阀控制夹紧气缸和定位气缸对料仓上工件进行定位，所述工业控制计算机通过PC模拟量输入模块读取焊接气体压力传感器检测的焊接气体压力值和手爪气缸压力传感器检测的手爪气缸压力值，同时，工业控制计算机通过PC模拟量输出模块传递控制信号给焊接气体电气比例阀和手爪气缸电气比例阀分别调节焊接气体压力及手爪气缸压力；

所述工业控制计算机与搬运机器人控制器进行数据交换，所述搬运机器人控制器与搬运机器人进行信号交互，所述搬运机器人控制器通过搬运数字量输入模块读取手爪气缸磁性开关信号，获得当前手爪气缸的状态信息；所述搬运